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饲草打包机设计及其三维造型 1 绪论 1.1 本课题来源及其研究的目的和意义 目前，我国牧草种植面积约为 1 600 万公顷，其中苜蓿种植面积近 360 万公顷，苜蓿产量约为 2540 万吨，但商品草仅为 15 万吨；我国的畜牧业，特别是草食畜牧业已发展到相当大的规模，对 苜蓿的需求量快速增加，苜蓿进口量迅速提高。2010 年我国进口牧草产品 23.06 万吨，比上年增 [1] 加了 200.46% 。制约我国牧草业发展的一个主要因素是牧草收割、贮存等手段的落后，因为牧草 收获具有很强的季节性，即到了收获季节必须在尽可能短的时间内收割，这样才能保证牧草养分不 致太多损失；另一方面，手工收割一般要比机械收获损失更多。目前种植牧草的地区大多为经济落 后地区，牧草的产后收储大多采用传统的手工方式，导致牧草收割不及时、霉变、发黄的现象经常 发生，失去了其应有的营养价值。研究开发牧草打捆机是实现农业生物质产业化的前提之一。 本课题旨在以国内外优秀的打包机为模型， 运用三维建模技术建立打包机的虚拟样机并对关键 部件进行运动学仿真分析，为设计研究提供依据。饲草打包机根据其打包的形状可以分为方捆打包 机和圆捆打包机，经过两者比较发现圆捆打包机相对于方捆打包机有以下特点： (1) 结构简单，调整方便，使用中不易出故障； (2) 生产率高，生产率可达7.5: 12.5t/ h ； (3) 草捆便于饲喂，散食时很容易铺开，架饲时又可围栏而食，损失较少； (4) 长期露天存放放，不怕风吹雨淋，收获季节便于安排生产环节； (5) 对捆绳要求低，用量较少，与方捆捡拾器打捆机比较可节省45% 以上。 所以本课题选用圆捆打包机为原型进行设计。 1.2 本课题所涉及的问题在国内外研究现状及其分析 1.2.1 国外研究现状 圆捆打包机于20 世纪 60 年代问世， 由德国Vermeer 公司率先在北美市场推出了第一台圆捆机， 属于长皮带内缠绕式圆捆机打包机。该机问世后，与小方草捆机相比较，具有生产率高、劳动强度 低、使用操作方便等优点。因此，欧美许多制造商购买了 Vermeer 公司的技术，大批的产品投放市 场，并由此原理派生出链杆是圆捆打包机和固定作业圆捆打包机。内缠绕式圆捆打包机卷制的草捆 直径在一定的范围内可调，可以满足用户对不同草捆外径尺寸的需要。 1974 年，德国的 Welger 公司登记了一项圆捆打捆机的专利，其成形原理与 Vermeer 公司截然 不同，即所谓外缠绕式。成捆室腔体外径固定，卷制的草捆外松內松，成捆后透气性好，利用通风 干燥，耐候性好。其结构形式经过不断的发展和演变，目前有辊筒式、短皮带式和辊杠式的需要。 1977 年， 德国 Class 公司率先推出了第一台 Rollant85 型辊筒外卷式圆捆打捆机。 1980—1982 年，该公司将其发展完善成 85、62、44 和 34 型系列产品，分别由 20、18、14和 11 个钢棍组成成 捆室，按圆周排列成直径为 1.8m、1.6m、1.2m和 0.9m 的定直径成捆室。 1981 年，德国 Welger 公司研制成 RP15 和 RP12 型 2 种新机型。其特点是钢棍直径小，数量多。 20 世纪 80 年代中期，各公司为了使用原有的圆捆打包机具有对物料的适应性更广泛和提高生 产率，先后对机具进行了进一步的改进和完善。这一期间的所用的新技术： Class 公司的 “螺旋线形卷压室”技术，并将该技术应用于 Rollant62、44 和 34 机型上； 为提高圆形机的效率，减少捆绳的效率，减少捆绳缠绕草捆的时间，许多公司采用了 “绳网包 卷草捆”技术。New Holland 公司首先将该技术应用于变直径圆形打包机中； 另一项技术提高圆捆机具有生产效率的技术是不停机型圆行打捆机。1986 年，Class、New Holland、John Deere 和 Vermeer 公司等均投入该类机具的研究。并生产出了样机。 继 20 世纪 80 年代中期以后，圆捆打包机仍然继续发展和完善。如包卷草捆技术方面，继绳网 包卷草捆技术以后，为了实现圆捆的青贮作业又出现了塑料模包卷草捆技术。在卷制草捆的物料种 类上，德国 Vermeer 公司最初目的仅仅使用于牧草或农作物秸秆的收获作业，而英国人将其用于青